Cu-CeSAPO-34的制备及其在汽车尾气催化净化中的应用

黄仲会，滕福康，蒋梦蝶，黄炳靖，高重江

（西北民族大学化工学院，甘肃 兰州 730124）

1 汽车尾气

汽车尾气主要成份中的NOx，是大气细颗粒物产生的重要前躯体，同时NOx能形成光化学烟雾和酸雨，严重损害人体健康、降低大气能见度、破坏农作物和植被，是危害巨大的污染源之一[1]。而氮氧化物的氮气化是缓解这一污染的有效途径[2]。但是在含硫的湿热气氛条件下，硫会使氮氧化物氮气化的传统催化剂中毒[3]，使其催化活性降低甚至失活。因此让脱硝催化剂在含硫气氛下保持高活性，是具有挑战性的任务[4]。

传统钒基催化剂由于二次污染、N2选择性差等问题将逐步被环境友好型催化剂所取代[5]。因此制备一种高效清洁且抗硫能力优异的催化剂，在汽车尾气净化方面，有很大应用前景[6]。

分子筛催化剂Cu-SAPO-34因其价格低廉且NOx转化率高、温度窗口宽、N2选择性高及高温热稳定性高等特点，已经成为柴油车NOx排放满足国V及以上排放标准的主要技术路线。但SAPO-34分子筛在含硫气氛（SO2、SO3）中会因为硫中毒而脱铝，进而造成催化剂失活，此缺陷成为制约该催化剂推广应用的主要瓶颈。

为克服上述问题，本文将具有不同可变价态，以及良好的还原能力与较强的氧储存和转移能力的铈 (Ce)元素引入SAPO-34分子筛中将其改性以获得更好脱硝活性和抗硫性能的Cu-CeSAPO-34催化剂。

2 实验部分

2.1 原料和试剂

原料和试剂见表1所示。

表1 试剂和气体

2.2 水热合成CeSAPO-34分子筛

将23.1g磷酸与50.0g蒸馏水相混合。搅拌下加入15.2g拟薄母水铝石，并充分搅拌90.0min，随后缓慢加入1.8g硅溶胶继续搅拌30.0min。将9.5g乙酸铈与40.0g蒸馏水充分均匀混合后加入到上述溶液中搅拌30.0min，再加入30.6g二异丙胺并强烈搅拌2h，直到最后形成均匀晶化液。将晶化液装入200mL带有聚四氟内衬的不锈钢反应釜中，在200℃下晶化48h。水热产物用水洗涤并离心至中性，然后在100℃下干燥12h即得到CeSAPO-34分子筛原粉。

2.3 离子交换法制备Cu-CeSAPO-34分子筛催化剂

配置0.01mol/L的醋酸铜溶液，按21g/L加入CeSAPO-34分子筛中。超声振荡5min，调节溶液的pH=7.5,再将溶液置于80℃水浴锅中磁力搅拌3h，静置3h后，抽滤并洗涤，滤饼于100℃温度下干燥12h。将所得滤饼在马弗炉中500℃焙烧4h制得Cu-CeSAPO-34催化剂粉末。

2.4 催化剂活性测试

称取制备的Cu-CeSAPO-34与Cu-SAPO-34催化剂各10.0g，分别置于内径为10mm的石英玻璃反应器中反应温度为250℃，气氛条件为NO 0.1%，NH30.1%，O25%，SO20.02%，Ar做平衡气，空速为30000h-1，反应稳定30min进行产物分析。见表2。

表2 催化剂催化活性对比

2.5 催化剂表征

Cu-CeSAPO-34催化剂的扫描电镜图见图1。

图1 催化剂Cu-CeSAPO-34的扫描电镜图

3 结论

将Ce元素引入Cu-SAPO-34催化剂以制备Cu-CeSAPO-34，在一定的反应条件下，Cu-CeSAPO-34的NO转化率为62%，而Cu-SAPO-34催化剂转化率为30%，结果说明Ce的引入提高了Cu-SAPO-34的一定抗硫能力。